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龐韶敏著

圖書標籤:

移動通信
核心網
通信技術
5G
4G
網絡架構
無綫通信
通信工程
移動網絡
電信

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齣版社：電子工業齣版社

ISBN：9787121298578

版次：1

商品編碼：11974735

包裝：平裝

叢書名： LTE叢書

開本：16開

齣版時間：2016-09-01

用紙：膠版紙

頁數：432

字數：605000

正文語種：中文

具體描述

編輯推薦

適讀人群：本書內容豐富，結構清晰，可供廣大從事移動通信工作的係統架構設計師、研發工程師及其他工程技術人員學習參考，也可作為高等院校相關專業師生的教學參考書。
　　本書所介紹內容，不僅是網頁前端技術的核心與關鍵技術，而且也是從事網頁設計工作必備的技能。本書作者長期從事網頁前端技術相關的教學與科研工作，比較清楚學生及業內人士的需求，本書是其多年來教學實踐的提煉與總結。

內容簡介

　　本書全麵而係統地闡述瞭3G UMTS和4G LTE核心網，以及IMS的技術原理及應用，描述瞭網絡架構、協議、安全、各種信令流程和業務提供等內容。3G核心網包括電路交換（CS）域技術和分組交換（PS）域技術；4G LTE核心網為演進的分組核心（EPC）；IP多媒體子係統（IMS）在分組域上提供VoIP業務，以及呈現、組管理和多媒體會議等業務。

作者簡介

　　龐韶敏，碩士，長期在網通集團研究院、摩托羅拉公司、大唐聯誠信息係統技術有限公司等知名企業從事通信核心網方麵的技術工作，參與瞭摩托羅拉TD-LTE係統核心網培訓教程編製他和摩托羅拉IMS方麵標準工作，以及網通企業標準製定工作和中國通信標準化協會工作；齣版相關技術專訪著3部，發錶論文若乾。

第一部分移動核心網綜述
第1章　移動核心網概述 2
1．1 移動網絡技術發展曆程 2
1．2 移動網絡標準化發展過程 5
1．2．1 UMTS網絡標準化發展過程 5
1．2．2 LTE網絡標準化發展過程 8
1．2．3 5G網絡標準化發展過程 11
1．3 2G GSM網絡 13
1．3．1 GSM網絡曆史和現狀 13
1．3．2 GSM係統的網絡結構 14
1．4 2．5G GPRS網絡 17
1．4．1 GPRS網絡概況 17
1．4．2 GPRS網絡結構 18
1．4．3 GPRS演進到EGPRS 20
1．5 3G UMTS核心網CS＆PS＆IMS 20
1．5．1 UMTS概述 20
1．5．2 UMTS R99網絡結構 20
1．5．3 UMTS R4網絡結構 22
1．5．4 UMTS R5網絡結構 24
1．5．5 UMTS R6＆R7網絡結構 26
1．6 4G LTE核心網EPC＆IMS 27
1．6．1 LTE網絡概述 27
1．6．2 LTE網絡結構 27
1．7 5G網絡架構 28
1．7．1 5G網絡概述 28
1．7．2 5G網絡架構 29
第二部分 UMTS核心網CS和PS
第2章　UMTS CS和PS核心網協議 32
2．1 UMTS R99接口協議體係 32
2．2 UMTS R4接口協議體係 34
2．3 UMTS核心網與無綫接入網間接口協議 34
2．3．1 GSM A接口 34
2．3．2 GPRS Gb接口 36
2．3．3 3G Iu接口 37
2．4 UMTS核心網協議描述 42
2．4．1 基於No．7的信令協議 42
2．4．2 Sigtran協議棧 46
2．4．3 H．248協議 47
2．4．4 BICC 48
2．4．5 Nb接口 49
2．4．6 GTP協議 50
第3章　UMTS CS和PS核心網基礎 51
3．1 網絡編碼 51
3．1．1 GSM網LAI和CGI 51
3．1．2 GPRS網RA和RAI 52
3．1．3 UMTS網中SA和SAI 52
3．1．4 CS核心網編碼 52
3．1．5 PS核心網編碼 54
3．1．6 E．164/E．212/E．214 55
3．2 移動颱類型 57
3．3 網絡操作模式 58
3．3．1 網絡操作模式Ⅰ（NOM Ⅰ） 58
3．3．2 網絡操作模式Ⅱ（NOM Ⅱ） 59
3．3．3 網絡操作模式Ⅲ（NOM Ⅲ） 59
3．4 移動性管理狀態 60
3．4．1 GSM移動颱狀態 60
3．4．2 GPRS移動性管理狀態 60
3．4．3 3G PS域移動性管理狀態 63
3．5 手機終端和用戶卡 63
3．6 終端開機過程 64
3．7 GSM/GPRS/UMTS CS/UMTS PS 65
第4章　UMTS CS和PS核心網信令流程 66
4．1 CS和PS位置更新 66
4．1．1 CS域開關機時位置更新（IMSI附著） 66
4．1．2 CS域普通位置更新 67
4．1．3 PS域開關機時位置更新（GPRS附著／顯式分離） 70
4．1．4 PS域路由區更新 74
4．1．5 周期性位置更新 75
4．2 2G與3G安全機製 76
4．2．1 2G安全機製 76
4．2．2 3G安全機製 80
4．2．3 2G/3G網絡共存時雙模手機鑒權加密機製 85
4．2．4 臨時身份識彆（TMSI/P-TMSI） 87
4．3 CS呼叫控製流程 87
4．3．1 局內3G用戶呼叫3G用戶 88
4．3．2 3G用戶呼叫外網用戶 91
4．3．3 外網用戶呼叫3G用戶 92
4．3．4 彩鈴業務實現流程 93
4．4 PS會話管理流程 94
4．4．1 PDP Context激活 95
4．4．2 PDP Context去激活 98
4．4．3 PDP Context修改 99
4．4．4 PDP Context保留過程和RAB重建 99
4．4．5 3G PS QoS協商 100
4．5 CS和PS切換 103
4．5．1 3G CS域切換流程 103
4．5．2 3G PS域切換流程 107
4．5．3 3G RNC遷移 109
4．5．4 2G/3G互操作 111
4．6 短信業務 113
4．6．1 移動始發短信流程 114
4．6．2 移動終止短信流程 115
4．6．3 短信提醒流程 116
4．7 移動智能網 117
4．7．1 GSM移動智能網及結構 118
4．7．2 GPRS移動智能網 120
4．7．3 移動智能網的業務觸發機製 121
4．7．4 主要CAP消息介紹 122
4．7．5 預付費業務處理流程 123
第三部分 LTE核心網EPC
第5章 LTE網絡結構與協議 128
5．1 LTE網絡架構 128
5．1．1 非漫遊架構 128
5．1．2 漫遊架構 129
5．2 EPC協議棧 131
5．3 EPC協議匯總 132
5．4 S1接口協議 133
5．5 X2接口協議 136
5．6 GTP協議 137
5．7 S6a接口消息 138
5．8 網元功能 138
5．8．1 E-UTRAN 138
5．8．2 MME 139
5．8．3 S-GW（Serving Gateway） 139
5．8．4 P-GW（PDN GW） 140
5．8．5 PCRF 140
5．8．6 HSS 141
5．8．7 SGSN 141
5．9 節點選擇功能 141
5．9．1 P-GW選擇 141
5．9．2 S-GW選擇 142
5．9．3 MME選擇 143
5．9．4 SGSN選擇 143
5．9．5 PCRF選擇 143
第6章 LTE核心網概念與特性 144
6．1 EPS係統中的標識 144
6．2 EPS係統的承載與QoS 145
6．2．1 EPS承載架構 145
6．2．2 QoS參數 146
6．2．3 標準QCI屬性 147
6．2．4 EPS默認承載和專用承載 148
6．2．5 EPS承載建立 149
6．3 UE的IP地址分配 150
6．4 EPS狀態管理 151
6．4．1 NAS協議 151
6．4．2 EMM 152
6．4．3 ECM 153
6．4．4 EMM和ECM狀態轉換 154
6．4．5 ESM 156
6．5 用戶數據存儲 157
6．6 EPS安全機製 159
6．7 策略控製與計費（PCC） 161
6．8 負載均衡與容災功能 162
6．9 ISR功能 163
第7章 LTE核心網信令流程 165
7．1 附著（Attach） 165
7．1．1 附著流程，用戶身份標識為IMSI 165
7．1．2 附著流程，MME可能改變 167
7．1．3 附著過程中的S1AP消息和NAS消息分析 170
7．2 去附著（Detach） 171
7．2．1 UE發起的去附著 171
7．2．2 MME發起的去附著 172
7．2．3 HSS發起的去附著 174
7．3 S1釋放（S1 Release） 175
7．4 業務請求（Service Request） 176
7．4．1 UE發起的業務請求 176
7．4．2 網絡發起的業務請求 177
7．5 跟蹤區更新（Tracking Area Update） 178
7．5．1 跟蹤區更新過程的觸發 178
7．5．2 TAU過程，Serving GW不變，MME不變 179
7．5．3 TAU過程，Serving GW改變，MME改變 180
7．6 GUTI重分配 182
7．7 切換 182
7．7．1 E-UTRAN內基於X2的切換――MME和SGW不變 182
7．7．2 E-UTRAN內基於S1的切換――MME和SGW不變 185
7．7．3 E-UTRAN內基於S1的切換――MME和SGW改變 186
7．7．4 E-UTRAN到UTRAN Iu模式下的RAT間切換 188
7．8 會話管理 190
7．8．1 專用承載激活 190
7．8．2 專用承載去激活――在ECM-Connected狀態下 192
7．8．3 專用承載去激活――其他情況 193
7．8．4 PGW發起的承載改變 193
7．8．5 UE請求的承載資源修改 195
7．9 多PDN的支持 196
7．9．1 概述 196
7．9．2 UE發起的PDN連接建立 196
7．9．3 UE發起的PDN去連接 198
第四部分 IMS網絡技術
第8章　IMS網絡體係和功能 202
8．1 IMS的分層體係 202
8．2 IMS的網絡結構和網元功能 203
8．3 IMS接口協議體係 211
8．4 IMS漫遊和GPRS漫遊 213
8．5 地址與標識 215
8．5．1 私有用戶標識（IMPI） 215
8．5．2 公有用戶標識（IMPU） 216
8．5．3 UE端IMPI和IMPU的獲得 216
8．5．4 私有用戶標識、公有用戶標識和業務簽約信息的關係 217
8．5．5 全球可路由的用戶代理統一資源標識符（GRUU） 219
8．5．6 IMS網元的標識 221
8．5．7 公共業務標識（PSI） 222
8．6 用戶配置數據（User Profile） 222
8．7 IMS用戶數據的組成 224
8．8 應用服務器（AS） 226
8．9 應用服務器的工作模式 228
8．10 IMS的業務觸發機製 229
8．10．1 業務觸發架構和業務觸發點（SPT） 229
8．10．2 過濾規則（iFC）的定義 231
8．10．3 業務觸發控製算法 233
8．10．4 業務觸發舉例 234
8．11 SIP信令壓縮 236
8．12 IMS計費 238
第9章　IMS注冊過程 241
9．1 P-CSCF的發現 241
9．2 Cx接口消息及應用場景 242
9．3 S-CSCF的指配 246
9．4 傳輸協議 248
9．5 注冊與注銷概述 248
9．6 用戶初始注冊 250
9．7 Path消息頭和Service-Route消息頭 256
9．8 用戶重注冊 257
9．9 注冊保存信息 257
9．10 隱式注冊 258
9．11 注冊狀態／事件的訂閱和通知 260
9．12 網絡發起的重認證 263
9．13 第三方注冊 264
9．14 用戶發起的注銷 265
9．15 網絡發起的注銷 266
第10章　IMS會話過程 269
10．1 會話階段劃分 269
10．2 IMS會話初始呼叫處理過程 271
10．3 S-CSCF服務模式及會話情形的判定 271
10．4 IMS會話建立流程 272
10．5 IMS會話釋放流程 276
10．6 主叫和被叫的身份 277
10．7 Tel URI與ENUM號碼 279
10．8 主叫用戶的位置信息 280
10．9 S-CSCF的原始對話標識 281
10．10 會話路由及Via、Route、Record-Route和Contact 282
10．11 IMS會話建立詳細過程 283
10．11．1 主叫始發段過程 283
10．11．2 中間段路由過程 286
10．11．3 被叫接收段過程 288
10．12 PSI/AS會話的路由 290
10．13 IMS與PSTN/PLMN網絡的互通 292
10．13．1 IMS與PSTN/PLMN網絡互通模型和協議 292
10．13．2 IMS用戶發起的會話 295
10．13．3 PSTN用戶發起的會話 296
第11章　IMS的安全體係 298
11．1 IMS網絡的安全體係概述 298
11．2 IMS網絡的訪問接入安全機製 300
11．2．1 用戶和網絡的認證和授權 300
11．2．2 鑒權嚮量的生成和ISIM 305
11．2．3 用戶的重認證 306
11．2．4 完整性保護 306
11．2．5 網絡拓撲隱藏 307
11．2．6 IMS網絡中的私密性保護 307
11．3 安全聯盟（SA）的建立 308
11．3．1 IPsec 原理簡介 308
11．3．2 安全聯盟（SA）的含義 309
11．3．3 安全聯盟的建立過程 310
11．4 IMS網絡域的安全 314
11．4．1 基於IP傳輸的網絡域安全（NDS/IP） 314
11．4．2 IKE協議 316
第12章　IMS網絡與SBC 317
12．1 擴展的IMS架構和SBC的定位 317
12．2 NAT穿越和SBC 318
12．2．1 IMS網絡中NAT穿越問題 318
12．2．2 NAT穿越解決方案 320

12．2．3 SBC解決方案 320
12．3 IMS網絡部署和SBC 321
第13章　IMS業務 323
13．1 IMS業務特點 323
13．2 補充業務――呼叫轉移 324
13．3 Centrex業務 325
13．4 多媒體彩鈴業務 327
13．5 多媒體會議業務 328
13．5．1 多媒體會議概述 328
13．5．2 Web會議建立流程示例 329
13．6 呈現業務（Presence Service，PS） 330
13．6．1 Presence業務概念 330
13．6．2 Presence業務功能實體 331
13．6．3 Presence業務實現流程 333
13．7 組管理 335
13．7．1 組管理概念 335
13．7．2 XDM功能和架構 336
13．7．3 XDM客戶端操作流程示例 338
13．8 即時消息業務（Instant Message，IM） 339
13．8．1 即時消息概念 339
13．8．2 IM體係架構 340
13．8．3 Page Mode IM流程 341
13．8．4 Session Mode IM流程 343
13．9 PoC業務 345
13．9．1 PoC概念 345
13．9．2 PoC業務架構和功能實體 346
第五部分業務融閤
第14章　業務融閤概述 352
14．1 3G/4G業務分類 352
14．2 LTE時代語音解決方案 353
第15章　CSFB 355
15．1 CSFB架構 355
15．2 移動性管理 355
15．2．1 TAI列錶和LAI分配 355
15．2．2 EPS/IMSI聯閤附著過程 356
15．3 MO呼叫和MT呼叫過程 357
15．3．1 支持PS HO的MO呼叫過程 357
15．3．2 支持PS切換的激活模式下MT呼叫過程 360
15．4 SGs接口短消息流程 363
15．4．1 空閑模式下用戶發起的短消息（MO SMS）過程 363
15．4．2 激活模式下用戶發起的短消息（MO SMS）過程 364
15．4．3 空閑模式下終止於用戶的短消息（MT SMS）過程 364
15．4．4 激活模式下終止於用戶的短消息（MT-SMS）過程 366
第16章　VoLTE 367
16．1 VoLTE架構 367
16．1．1 VoLTE係統架構圖 367
16．1．2 新增設備功能 368
16．1．3 新增接口 370
16．1．4 VoLTE的QoS保障 370
16．1．5 IMS APN 371
16．2 語音呼叫連續性（VCC） 371
16．2．1 VCC概述 371
16．2．2 R8 SRVCC 372
16．2．3 R10 SRVCC 375
16．3 SRVCC相關流程 376
16．3．1 與SRVCC相關的E-UTRAN附著過程 376
16．3．2 與SRVCC相關的業務請求過程 376
16．3．3 與SRVCC相關的PS域切換流程 376
16．3．4 E-UTRAN發起的SRVCC過程 377
16．4 SMS和IM互通 381
16．4．1 SMS和IM互通概述 381
16．4．2 IMS UE注冊流程 382
16．4．3 IMS UE發送消息流程 382
16．4．4 IMS UE接收消息流程 383
第六部分 5G網絡展望
第17章　5G網絡及其關鍵技術 386
17．1 5G需求和網絡功能映射 386
17．2 NFV/SDN概述 387
17．2．1 NFV概述 387
17．2．2 SDN概述 389
17．2．3 NFV/SDN架構下的移動核心網 390
17．3 5G組網設計 391
17．3．1 5G網絡平颱視圖 391
17．3．2 5G網絡組網視圖 392
17．4 5G網絡關鍵技術 394
17．4．1 網關控製轉發分離 394
17．4．2 按需定製的移動網絡 394
17．4．3 按需組網和網絡切片 396
17．4．4 網絡能力開放 398
17．4．5 移動邊緣計算 401
17．4．6 以用戶為中心的無綫接入網 403
附錄A 縮略語 405
參考文獻 413

前言/序言

　　隨著技術的進步和人類自身的發展，人類對通信的終極需求是實現任何人可以在任何時間、任何地點與其他任何人進行任何方式的溝通。由於移動通信的許多技術特徵還不能很好地滿足這一需求，使其成為當前通信領域發展最快、應用最廣和最前沿的技術之一。
　　移動通信發展到現在，用戶不僅要求有穩定、低廉的語音通信，而且還要求能夠進行包括數據、視頻、文本和圖像等在內的多媒體通信，並且用戶對移動寬帶的需求呈爆炸性增長態勢。針對這些需求，移動通信經曆瞭1G、2G、3G時代，目前處於4G時代，將於2020年開啓5G。
　　UMTS是基於WCDMA的3G標準，UMTS核心網服務於WCDMA和TD-SCDMA兩種3G技術。UMTS核心網的CS域提供語音業務；PS域提供分組業務，即網頁瀏覽、流媒體和FTP等數據類業務。在3GPP R5之後，UMTS核心網齣現瞭IMS，IMS基於分組域提供VoIP以及眾多的多媒體業務，打破瞭隻有CS域提供語音業務的限製。
　　4G LTE有FDD-LTE和TD-LTE兩大陣營，二者的區彆就在於空中接口標準不一緻，但LTE核心網EPC是一緻的。在本書中，LTE核心網服務於TD-LTE和FDD-LTE兩種4G技術。LTE時代語音解決方案有CSFB和VoLTE。
　　麵嚮2020年及未來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力。5G將解決多樣化應用場景下差異化性能指標帶來的挑戰。5G網絡基於SDN/NFV技術實現瞭其架構設計和關鍵技術。
　　本書的內容安排大緻如下：第一部分對移動核心網技術進行瞭概述，包括2G GSM網絡、2.5G GPRS網絡、3G UMTS網絡、4G LTE網絡和5G網絡；第二部分闡述瞭UMTS核心網的電路域和分組域（CS和PS），具體包括網絡架構和接口協議，以及用戶標識、安全機製、移動性管理和業務提供等關鍵技術點；第三部分闡述瞭LTE核心網EPC，包括網絡架構、接口協議、用戶標識、默認承載與專用承載、狀態管理、安全機製和移動性管理，重點介紹瞭核心網的信令流程，如附著、去附著、會話管理、TAU和切換等；第四部分闡述瞭IMS，具體包括網絡架構、接口定義、協議體係、安全機製、用戶標識、信令壓縮、資源管理、組網路由、業務提供、計費方案、互連互通和網絡融閤等，並介紹瞭IMS業務，包括Presence、即時消息（IM）、組管理和POC等；第五部分的主題是業務融閤，首先介紹瞭3G/4G業務的分類及LTE時代語音解決方案，然後介紹瞭CS/IMS業務融閤技術，重點介紹瞭CSFB和VoLTE的架構和流程。第六部分為5G網絡展望，首先介紹瞭SDN/NFV概念、5G網絡組網設計，重點介紹瞭5G網絡關鍵技術，包括網關控製轉發分離、按需定製的移動網絡、網絡切片、網絡能力開放、移動邊緣計算等。
　　本書條理清晰、邏輯性強、內容充實、涵蓋範圍廣，具有較強的技術性和實用性。本書介紹的內容主要基於各標準化組織最新發布的標準或草案，參考瞭大量的有關文獻，並結閤瞭作者豐富的工作經驗編寫而成。本書引用的部分資料和圖錶是為瞭知識內容的闡述和傳授，無侵權意圖，特此聲明。
　　本書由龐韶敏和李亞波編著。特彆感謝電子工業齣版社宋梅編審為本書齣版所做的大量耐心細緻的工作。非常感謝唐雄燕、劉明、張歆浩、錢青海對本書編寫工作的支持。在此還要感謝本書中所參考和引用的諸多資料的有關機構和作者。
　　由於編者水平和視野所限，以及編寫時間倉促，加之移動通信技術發展日新月異，對於書中存在的不足之處，敬請各界同仁批評指正。
　　編著者
　　2016年7月